Всем привет! Меня зовут Виктор и это мой первый пост на Гиктаймс, прошу не судить строго. Сам по жизни я веб-программист, но помимо прочего, я еще и член правления ТСЖ, и посему активно занимаюсь вопросами ЖКХ. ЖКХ в России застряло в 80х годах прошлого столетия, хотя технологии ЖКХ давным давно ушли вперед. Если сообщество будет не против, буду периодически делиться с Вами практическими мыслями и информацией по теме ЖКХ, что и как можно сделать, чтобы хотя бы в рамках своего дома сдвинуть ситуацию с мертвой точки.

Как работает система центрального отопления

В большинстве домов нашей необъятной Родины, которая к слову на 2/3 состоит из вечной мерзлоты, тепло в квартиры поступает от ТЭЦ, и называется это гордым словом «центральное отопление». Об этом мы сегодня и поговорим. ТЭЦ нагревает теплоноситель и по трубам, как по кровеносным сосудам, через весь город тепло поступает к вам в дом: сначала в тепловой узел, который как правило расположен в подвале, а затем и в батареи Вашей квартиры. Отдавая тепло, теплоноситель остывает и через так называемую обратку, уходит назад на ТЭЦ. Кстати, как правило теплоноситель — это обычная вода с добавлением присадок, которые предотвращают отложения в батареях отопления и трубах.


Тут кстати, есть очень важный нюанс, о котором как показала моя практика даже многие сантехники не подозревают. В тепловом узле есть элеваторный узел, изобретение 19 века, но увы до сих пор повсеместно применяемое.

В элеваторном узле, есть так называемое сопло, он же конус. Многие сантехники считают, что его задача просто заузить сечение, чтобы поменьше тепла поступало в дом. На самом деле нет. Его задача, создать разрежение, при котором горячая вода с подающего трубопровода на высокой скорости, но с меньшим давлением, начинает смешиваться с остывшей обраткой (с той водой, которая уже прошла через батареи отопления Вашего дома) и за счет этого происходит регулирование температуры отопления на вводе в дом. К сожалению, сопло — устройство примитивное, изобретенное в 19 веке, и поэтому смешивание происходит всегда одинаковое, независимо от того, какая температура сейчас на улице +5 или -40.

Многие сантехники, когда получают жалобы от жильцов, которым стало холодно растачивают сопло элеватора выше нормативного сечения или даже полностью его убирают. Делать это категорически не рекомендуется, так как согласно графику, ТЭЦ в сильные морозы подает теплоноситель под крайне высоким давлением температурой до 130 градусов! Если запустить такое тепло в квартиру, и не дай Бог прорвет батарею отопления — жертвы гарантированы.


тати, ровно по этой причине производители полипропиленовых труб, так широко полюбившихся российским сантехникам, запрещают или не рекомендуют использовать их на центральном отоплении. Большинство полипропиленновых труб держат максимум 90 градусов и то, относительно не долгий срок. Посмотрите теперь на трубы в вашей квартире и задумайтесь.

Тепловой вычислитель

Практически в каждом доме уже стоит специальный прибор, именуемый тепловым вычислителем. Его задача посчитать, сколько тепла забрал Ваш дом. К сожалению, в силу исторических причин, когда все у нас был общее, а стало быть ничье, мы не привыкли считать расходы на отопление. А тем временем, сегодня отопление — это самая дорогая графа расходов в платежках. Причем из-за того, что исторически отопление в нашей стране никто не считал — эта сфера теперь самая взяткоемкая и крайне неэффективная. И чтобы как-то ситуацию исправить, каждый, кого интересует, что за цифры им выставляют в коммунальных платежках обязан запомнить и понять главную формулу в ЖКХ:

$Q=m*dT$

Именно, по этой школьной формуле тепловой счетчик рассчитывает Вам стоимость отопления: m — это масса теплоносителя, которая прошла через Ваш дом за 1 час, dT — это разница температур между подачей и обраткой.


е. на входе например 80 градусов, теплоноситель пройдя через батареи отопления дома остывает до 50 градусов — dT равна 30 градусам. Перемножив массу теплоносителя на разницу температур, мы получаем ту самую Гигакалорию. В каждом регионе устанавливается своя цена на 1 Гигакалорию, например в моем Владимире она равна 1987 рублей 40 копеек. Полученная за месяц Q, умножается на тариф, дальше делится на общую жилую площадь дома, и мы получаем стоимость отопления в расчете на 1 квадратный метр. Ну а сколькими квадратными метрами Вы владеете, столько собственно говоря Вы и обязаны заплатить. Вот такая довольно простая схема, о которой многие в нашей стране даже не подозревают, включая к всеобщему удивлению даже тех, кот этим самым ЖКХ и занимается (как показала моя практика).

Только понимая, как работает тепловой счетчик и из чего формируется цена за отопление можно заниматься вопросами энергосбережения. А как показывает формула, экономить можно либо на разнице температур, либо на массе теплоносителя, пропускаемого через дом. Тут надо сделать оговорку, просто так, взять и пустить подачу в обратку нельзя, если дом совсем не забирает тепла, и разница температур подачи и обратки меньше 3 градусов, такой тепловой счетчик снимается с учета и дому назначается оплата по нормативу. Эта особенность тепловой сети города, которую мы касаться сейчас не будем.

Спускаемся в подвал

Ну а теперь мы подошли к самому интересному. Большинство современных тепловых вычислителей — это весьма современные устройства, возможности которых совершенно не используются, в виду того, что домами заведуют сантехники Васи из далекого прошлого и бабушки из ТСЖ. Я призываю всех айтишников не полениться и спуститься в подвал Вашего дома, и посмотреть на этот весьма интересный вычислительный прибор. Например, в моем доме оказался тепловычислитель Термотроник ТВ7:


image
Данный прибор обладает достаточно большими возможностями, такими как подключение через Ethernet, USB, RS-232, но самое главное в нем есть картридер SD карт. Достаточно просто вставить в него SD карточку, и он автоматически запишет всю историю показаний — давление, температуру, объем теплоносителя и прочие характеристики, необходимые для расчета стоимости отопления. Кстати, в моем случае еще оказалось, что если бы использовались родные расходомеры (датчик, вычисляющий массу теплоносителя), то можно было бы в автоматическом режиме фиксировать протечки в доме и отсылать смс сантехнику — у тебя потоп, бегом в дом!

И вот мы скачали данные с тепловычислителя, и теперь при помощи программы Архиватор мы можем обработать данные со счетчика:

image


Сама программа достаточно примитивная, и не умеет даже строить графики, и даже не экспортирует в Excel. Но старый добрый ctrl-c ctrl-v позволяют легко справиться с проблемой!

Рисуем графики

Теперь когда данные у нас в Excel, можно рисовать графики и делать какие-то выводы. О, как много можно увидеть на графиках! Например, на первом графике два проседания по объему теплоносителя (верхние темно-синяя и серая линии), проходящего через дом, это вероятнее всего аварии труб в районе. Как раз совпадает с ростом температуры подачи (морозы!)

image

Правая ось — это Q, показывающая тепло в гигакалориях посуточно. Как я уже сказал по тарифу 1 Гигакалория во Владимире стоит 1987,40 руб. На графике Гигакалории отмечены желтой линией. Вот сколько за месяц гигакалорий дом накопит, эта сумма умножается на 1987,40 руб, затем разбивается по квартирам и вы ее платите в своих квитанциях за коммуналку.

Красная и синяя линии — это температура подачи, и температура обратки. Значения на левой шкале. Зеленая линия — это дельта, т.е. та температура, сколько ваш дом забрал на обогрев. Как видите температура подачи в морозы выше 100 градусов. И если прорвет — это опасно для жизни!


Можно заметить, что несмотря на скачущую температуру подачи, температура обратки всегда примерно одинаковая. Это интересный феномен. Кто-нибудь знает почему? У меня есть версия, но пока оставлю ее при себе, гоу в комменты! 🙂 Обидно на самом деле, не получается экономить на очевидном, на разнице температур.

Темно-синяя и серая линии — это объем теплоносителя проходящий в час через вход и выход соответственно. У нас почему-то уходит немного больше, чем приходит. Либо погрешность измерения, либо что-то где-то течет… Буду разбираться в этом вопросе.

image

А второй рисунок — это почасовое потребление, за последние сутки. Здесь в основном все пики в гигакалориях (оранжевая линия) связаны с жизнью дома. В 7 утра встают, в 12 обед, в 17 ужин, и в районе 9-10 вечера все принимают душ и активно льют горячую воду. Дисциплинированные какие соседи у меня! 🙂

Ну вот теперь, когда есть возможность отслеживать потребление тепла многоквартирным домом, можно поднимать вопрос об энергоэффективности. Первым делом я планирую обернуть все трубы в доме в энергофлекс, а также установить погодозависимую автоматику, выкинуть из схемы доисторический узел элеватора, поставить современный трехходовой клапан, которым можно управлять автоматически или через Интернет. Все это дело я провожу с тепловизионным контролем. Про тепловизор я думаю также опубликую несколько постов, если аудитория примет данную тематику. Ну и в целом, планирую в плотную заняться вопросом энергосбережения, так как на текущий момент показания энергопотребления дома крайне высокие, что мы отчетливо и видим на графике.

Источник: habr.com


Главный принцип работы отопления

Любой вид отопительной системы является замкнутым. В простом варианте любая схема разводки может быть рассмотрена как кольцо, состоящее из труб. В нем циркулирует горячая жидкость от нагревательного котла в приборы отопления, находясь в них какое-то время. Теплоноситель отдаёт при циркуляции тепловую энергию, и вновь направляется внутрь котла для нагрева. Цикл периодически повторяется.

Любая схема отопления включает в себя:

  • Нагревательный котёл
  • Соединительные системные трубы
  • Радиаторы или аналогичные приборы отопления
  • Арматуру
  • Расширительный бак
  • Циркуляционный насос

Базовые виды схем отопления

Все виды схем можно разделить на 4 подтипа: открытые и закрытые, насосные и самотечные.

В самотечной системе частного дома (система с естественной циркуляцией) движение теплоносителя происходит путём естественной циркуляции. Путем соблюдения простых законов физики система монтируется так, что не требует наличия дополнительного насоса. Хорошо подходит для небольших одноэтажных домов


В принудительной схеме водяного отопления частного дома жидкости происходит вследствие действия циркуляционного насоса. При использовании такой системы трубы можно монтировать в стены, в пол, проводить по потолку, прятать их от человеческих глаз. При правильном подборе насоса водяное отопление будет работать успешно. Такие схемы разводки отлично подходят для двухэтажных домов.

Открытая система от закрытой отличаются расширительным баком. В закрытой системе используется мембранный бак. Он позволяет поддерживать в системе нужное давление и компенсирует расширение теплоносителя.

Теперь давайте разберем каждую схему поподробнее.

Самотечная система обогревания, достоинства и недостатки

самотечная система отопления

В этом виде системы отопления частного дома горячая вода, подогретая внутри котла (обычно твердотопливного), движется наверх, после чего оказывается в отопительных батареях. От них тепло идет в помещение и снова направляется в обратный трубопровод. Из него уже попадает в нагревательный котёл. Постоянное движение нагретой воды обеспечивается необходимым наклоном подающего(прямого) трубопровода и обратки, а так же применением труб различного диаметра. Для подачи от котла используются трубы меньшего диаметра, а для обратки, трубопровода, в котором вода направляется в котёл, большего.


Самотечная схема разводки системы водяного отопления частного дома обладает специфическим устройством в виде открытого, соединённого с внешним пространством, расширительного бака, смонтированного вверху трубопровода. Бак предназначается для забора части воды при её нагреве, поскольку этот процесс сопровождается увеличением объема теплоносителя. Расширительный бак, заполненный водой, создаёт гидравлическое давление в системе отопления, нужное для движения жидкости.

При остывании воды её объем уменьшается. Часть жидкости из открытого бака снова поступает в систему трубопровода. При этом обеспечивается необходимая непрерывность циркуляции потока воды.

Самотечная система отопления имеет следующие преимущества:

  • Равномерность распределения тепловой энергии
  • Устойчивое действие
  • Автономность от электросетей

У самотечной системы отопления есть и недостатки:


  • Сложный монтаж. Требуется соблюдение угла уклона трубопроводов
  • Значительная протяженность труб
  • Потребность применения разнокалиберных труб
  • Инерционная система. Она снижает степень управления отопительным процессом
  • Потребность нагрева воды до относительно высокой температуры, что ограничивает использование полипропиленовых материалов для труб
  • Значительный объем трубопровода
  • Невозможность подключить «тёплые полы»

вертикальная двухтрубная схема отопления

В частных жилых домах нередко используется отопительная схема с принудительным движением воды. Обеспечивается это воздействием циркуляционного насоса, подключаемым к электросети. В данной системе разводки отопления возможно использование любых материалов для труб, например, полипропиленовых. Также применимы разные способы монтажа отопительных приборов.

Отопительные схемы разводки с принудительным движением воды оборудованы закрытым расширительным баком мембранного типа. Он может быть смонтирован в любой части системы, но чаще монтируется вблизи котла. Соответственно, отопительные системы с принудительным движением теплоносителя часто называют закрытыми.

Однотрубная схема отопления

горизонтальная разводка однотрубная система

Как правило, эта схема разводки системы применяется в частных одноэтажных домах и отличается лёгким монтажом, малыми трудозатратами и невысокой стоимостью. Радиаторы подключаются к трубе отопления последовательно. Отвод отработанного теплоносителя не предусмотрен. Такая схема водяного отопления имеет немало недостатков при обогреве частного дома:

  • потере тепловой энергии – каждый следующий отопительный прибор будет нагреваться меньше предыдущего;
  • невозможности регулировать интенсивность нагрева в одном помещении без аналогичных последствий для остальных. Снижая температуру в одном из радиаторов, произойдёт неизбежное охлаждение всех последующих батарей отопления;
  • необходимости дополнительно оборудовать отопительную систему насосом для поддержания в ней рабочего давления.

Имеются технологические приёмы, с помощью них можно частично избавиться от перечисленных проблем. Улучшить работу однотрубной схемы разводки можно с помощью специального оборудования: термостатических клапанов, радиаторных регуляторов, воздухоотводов, балансировочных вентилей. Их применение несколько повысит стоимость монтажа, но зато позволит понижать или понижать температуру в одном из радиаторов без нежелательных изменений температуры в остальных отопительных приборах.

Двухтрубная схема отопления

Такая система водяного обогрева широко используется в домах любой этажности. Её особенностью является подача воды к радиатору по одной трубе, а отвод – по другой. Происходит не последовательное, а параллельное подключение теплообменников к системе отопления.

Основные преимущества:

  • к каждому радиатору подаётся теплоноситель с одинаковой температурой;
  • появляется возможность установки терморегулятора на радиаторы для настройки нужного температурного режима в каждом отдельном помещении;
  • отключение или неисправность одной из батарей никак не скажется на работе остальных.

Система имеет ряд недостатков. Для её устройства требуется большое количество труб и соединительных элементов, что приводит к повышению степени сложности монтажных работ и к более высокой стоимости всей водяной отопительной системы.

Схема отопления теплыми полами

водяной теплый пол

Теплый пол обеспечивает горизонтальное тепловое излучение, поддерживая более высокую температуру на уровне ног и её снижение до комфортного уровня на большей высоте. В районах с теплым климатом схема может использоваться в качестве единственного источника тепла. В северных широтах её необходимо сочетать с монтажом радиаторной отопительной системы.

Конструктивно система теплого пола представляет собой сеть трубопроводов. Нагрев может производиться от любых источников тепла.

Преимущества системы:

  • равномерное распределение тепла по всему объёму помещения;
  • улучшение эстетического вида помещения из-за отсутствия труб и радиаторов.

Самотечная система «Паук»

Вертикальная отопительная схема разводки частного дома с верхним разливом без использования циркуляционного насоса получила название «Паук». Основным достоинством является полная автономность от газа или электричества, что особенно востребовано в сельской местности или в дачных поселках. В схеме перемещение теплоносителя происходит за счет разности температур на входе и выходе нагревательного устройства. При условии отсутствия газа и электричества лучше всего использовать твердотопливный котел.

Принцип работы «Паука» основан на законах физики – горячая вода устремляется вверх, вытесняя вниз холодную. В результате нагрева вода поднимается от котла по стояку к радиатору, отдает ему часть своей тепловой энергии и перемещается к следующему до тех пор, пока не вернется обратно в котел. Функционирование системы зависит от точного подбора труб и соблюдения уклонов. Забор воды должен осуществляться выше уровня теплообменников. Котел должен быть расположен ниже. Главным недостатком схемы можно считать достаточно сложные монтажные работы.

Схема «Ленинградка»

«Ленинградка» – одна из самых простых, но тем не мене достаточно эффективных и экономичных отопительных схем разводки частного дома.  Она похожа на однотрубную схему, то есть теплоноситель последовательно проходит по всем радиаторам помещения, постепенно теряя температуру нагрева. Магистральная труба размещается вдоль пола и закольцовывает контур от нагревательного устройства. Применять «Ленинградку» лучше всего в одноэтажных домах, чтобы все батареи находились на одном уровне. В этом случае система может работать при естественной циркуляции, но при её монтаже в двухэтажных домах  необходимо применять принудительную подачу теплоносителя.

Достоинствами этой схемы являются:

  • экономный расход материалов;
  • легкий монтаж;
  • длительная надёжная эксплуатация;
  • возможность спрятать магистральную трубу под напольным покрытием для улучшения эстетичности интерьера.

Ленинградка» не лишена существенных недостатков:

  • невозможность поддерживать одинаковый температурный режим во всех помещениях;
  • горизонтальная разводка не позволяет подключать теплый пол или полотенцесушители;
  • большая площадь помещения требует применение циркуляционного насоса для обеспечения рабочего давления в системе.

Лучевая схема отопления

Лучевая схема разводки водяного отопления является новомодной. При ее использовании горячая вода равномерно распределяется по помещению через коллектор. Степень нагрева жилища регулируется путём изменения нагрева воды и скорости её движения по трубам.

Коллекторная схема отопления дома

Является усовершенствованной версией двухтрубной схемы. Для распределения теплоносителя используется такой же коллектор, что и в теплом поле.

К основным плюсам лучевой схемы разводки можно отнести:

  • Бесстыковость. Внутри стяжки отсутствуют стыки. Вероятность протечки снижается в разы
  • Возможность отключать каждый прибор по отдельности на коллекторе не во вред всей системе

Единственный недостаток – это цена. За счет использования коллектора и дополнительного количества труб, увеличиваяется и цена системы.

Источник: eurosantehnik.ru

Общие сведения об однотрубных схемах отопления

Основные сферы применения однотрубных схем – разные по этажности дома с небольшим количеством радиаторов в одном контуре. Например, в высотках от стояка отходят не более трёх радиаторов на этаж. В частном секторе такие системы наиболее эффективны в одно- и двухэтажных частных домах с площадью до 150 м2.

Достоинства и отрицательные стороны

Правильно подобрать систему отопления можно только исходя из условий эксплуатации, учитывая положительные и отрицательные стороны всех типов конструкции.

Преимущества Недостатки
Экономия материалов и меньшие трудозатраты по сравнению с двухтрубными вариантами Неравномерность прогрева радиаторов – последние батареи в контуре прогреваются хуже первых, (см. фото под таблицей), так как теплоноситель к ним поступает уже охлаждённым
Компактность – трубы легче скрыть в пол или стены Сложный гидравлический расчёт, требующий основательного изучения методики проведения
Гидравлическая устойчивость, постоянная теплоотдача элементов Трудности с обустройством самотёчной схемы подачи теплоносителя (без установки циркуляционного насоса)
Низкая инерционность – для заполнения магистралей требуется меньшее количество теплоносителя, который быстрее прогревается Сложность балансировки при пусконаладочных работах — даже при точном гидравлическом расчёте иногда приходится донастраивать систему
Допускается монтаж терморегулирующей арматуры на каждый радиатор
Отсекающие краны и байпасы батарей позволяют заменить радиатор без остановки системы
Простая конструкция, доступная для самостоятельного монтажа при имеющемся грамотном гидравлическом расчёте
Охлаждение теплоносителя при движении по однотрубной системе
Охлаждение теплоносителя при движении по однотрубной системе отопления.

Минимизировать отрицательные стороны помогает установка в конце контура радиаторов с большим количеством секций, обязательный монтаж байпасов, разделение системы на несколько ветвей.

Особенности конструкции

Главный отличительный признак однотрубных разводок – все батареи в контуре включены последовательно, а отводная труба от предыдущей батареи подключается к входу последующей. После последнего радиатора в контуре теплоноситель возвращается в котёл.

Однотрубная система отопления в частном доме
Наглядная схема типичной однотрубной системы отопления.

В более грамотной системе в обвязку каждого радиатора устанавливают перемычку (байпас).

Байпас в однотрубной системе отопления
Схема однотрубной системы отопления с байпасом.

Она позволяет:

  • балансировать систему, добиваясь примерно равной температуры батарей;
  • отключать радиатор при неисправности или аварии;
  • регулировать температуру – даже при минимальном открытии крана терморегулятора теплоноситель будет поступать в следующий конвектор.

Системы отопления классифицируют по нескольким признакам:

  • контакту теплоносителя и воздуха помещений – открытые и закрытые;
  • способу организации циркуляции теплоносителя – естественный, принудительный, комбинированный;
  • виду подводки теплоносителя к радиаторам – верхняя или нижняя;
  • компоновке – горизонтальная или вертикальная.

Каждый из признаков и их комбинации влияют на эффективность отопления в конкретных условиях эксплуатации.

Открытые и закрытые системы

По мере нагревания объём теплоносителя увеличивается. Появляются излишки жидкости, которые должны оставаться в системе. Для разогретого теплоносителя предусматривают установку расширительных бачков. Их объём выбирают из расчёта 10-15% от полной ёмкости котла, труб, радиаторов.

По конструкции определяют вид: закрытая или открытая.

Открытый тип

Расширительный бак для открытой системы отопления
Готовый расширительный бак под СО открытого типа.

В открытых вариантах в качестве бака используют любую ёмкость, стойкую к коррозии и температуре около 80 оС. Это может быть бак из нержавеющей стали или защищённого от коррозии чёрного металла. Прибор устанавливают в самой верхней точке, что исключает вытекание теплоносителя под действием столба жидкости.

Важно! Открытые системы заполняют только чистой водой. Антифриз при испарении (выкипании) выделяет опасные или даже ядовитые вещества, способные нанести вред здоровью.

В нижней части находится патрубок для присоединения к трубопроводу. Вверху оставляют лючок для долива воды.

В других вариантах долив испарившейся воды осуществляют с помощью присоединения к водопроводной сети (см. схему ниже) и организации слива излишков в канализацию.

Открытая однотрубная система отопления
Схема однотрубной системы открытого типа.

Для предотвращения перелива и автоматического удаления воздуха, бак часто делают герметичным, а в верхней части ёмкости монтируют автоматический клапан-стравливатель. Этот вариант предпочтительнее, если бак находится на чердаке и доступ к нему затруднён.

Расширительный бак в открытой СО
Бак открытой системы с автоматическим воздухоотводчиком.

Закрытые системы

Закрытый расширительный бачок котла
Устройство мембранного расширительного бака.

В закрытых схемах используют герметичные расширительные баки двух типов: с диафрагменной или баллонной мембраной .

До начала заполнения системы через ниппель в воздушной камере нагнетают давление до 1,5 атм. Затем заполняют систему теплоносителем до показаний манометра 1,8-2 атм.

Далее бак работает в автоматическом режиме:

  1. При нагревании жидкость расширяется.
  2. Повышается давление, излишки теплоносителя через патрубок поступают в рабочую полость бака.
  3. Разделяющая мембрана эластична, поэтому рабочая зона увеличивается. Одновременно повышается давление воздуха во втором отсеке бака.
  4. После остывания теплоноситель уменьшается в объёме и мембрана, распрямляясь под действием сжатого воздуха, выдавливает теплоноситель в систему отопления.

Контакт рабочей жидкости и воздуха помещений исключён, поэтому в закрытых системах можно использовать любые разрешённые производителем отопительного оборудования антифризы и гликоли.

В закрытых системах расширительный бак может быть установлен в любом месте, но предпочтение отдают монтажу вблизи котла: бак не портит вид жилых помещений, облегчается обслуживание.

Схема отопления с электрокотлом
Схема однотрубной системы отопления закрытого типа.

Варианты циркуляции теплоносителя

В однотрубных сетях существуют три способа перемещения теплоносителя:

  • гравитационный;
  • с помощью циркуляционного насоса;
  • комбинированный.

Вариант выбирают в зависимости от конфигурации дома и разводки.

Самотёчные системы

В случае построения таких сетей используют законы физики:

  1. Термодинамику – разогретая жидкость менее плотная (лёгкая), разница тем больше, чем сильнее нагрев.
  2. Конвекцию и гравитацию – лёгкая жидкость в замкнутом контуре поднимается вверх, вытесняя охлаждённую вниз.

Для нагрева используют отопительные котлы. Схема организации не отличается от схемы открытой СО с расширительным баком. На участке подъёма (разгонном) монтируют трубы большого диаметра, обычно в 2 раза превышающие магистральную разводку. Охлаждается теплоноситель в радиаторах и поступает в котёл.

Открытая однотрубная система отопления
(Повтор) схема однотрубной системы открытого типа.

Важно! Гравитационные системы могут быть только открытыми, теплоноситель контактирует с воздухом в расширительном бачке.

Достоинства Недостатки
Энергонезависимость Большие диаметры труб для минимизации гидравлического сопротивления
Отсутствие дорогих составляющих – герметичного бака и насоса

 

Сложный гидравлический расчёт
Надёжность. Меньше деталей – меньше вероятность поломки Сложная балансировка и настройка на этапе пусконаладки.
Можно использовать с твердотопливным котлом без циркуляционного насоса Долгий прогрев из-за медленной скорости перемещения теплоносителя

Существует ограничение на использование гравитационных схем – они не работают при высоте дома больше 7-9 метров и длине контура более 30 метров.

Схемы с принудительной циркуляцией

Схема отопления с электрокотлом
(Повтор) схема однотрубной системы отопления закрытого типа.

В закрытых и распределённых в пространстве открытых системах отопления для циркуляции теплоносителя устанавливают насосы.

Преимущества Недостатки
Подходит для трубопроводов большой протяжённости Энергозависимость
Быстрый прогрев после включения При отключении или поломке насоса циркуляция останавливается
Простота монтажа, при котором не учитывают углы уклона соединительных труб Без надёжного резервирования электропитания недопустимо использовать с твердотопливными котлами
Возможность использовать различные типы разводки Высокие затраты на замену насоса при необходимости

Производительность насоса выбирают на основании гидравлических расчётов, предусматривая запас до 20%.

Важно! Большинство используемых насосов построено по схеме с «мокрым ротором». Теплоноситель смазывает и охлаждает электродвигатель. Исходя из этого насос устанавливают в разрыве трубы «обратки», где теплоноситель находится в охлаждённом состоянии.

Воду или антифриз в летний период не сливают, двигатель должен оставаться наполненным.

Комбинированные системы

В открытых видах отопления часто применяют комбинированный способ организации движения теплоносителя. Для этого устанавливают байпасы.

Байпас в однотрубной комбинированной системе отопления
Схема организация байпаса в однотрубной комбинированной системе отопления.

Есть несколько вариантов использования устройства:

  1. При небольших морозах, когда самотёчной циркуляции достаточно для прогрева радиаторов, открывают кран, насос в этом случае не задействуют.
  2. При недостаточной циркуляции перекрывают кран и включают насос.
  3. При отключении электропитания циркуляция происходит через открытую трубу без использования насоса.

Обязателен байпас в системах с твердотопливными котлами, которые невозможно остановить быстро. При прекращении циркуляции, рабочая жидкость в теплообменнике быстро нагревается, закипает, возможен взрыв от повышенного давления и разрушение котла.

Вертикальная и горизонтальная разводки

По построению сетей выделяют два варианта разводки и доставки теплоносителя: вертикальную и горизонтальную.

Вертикальная однотрубная система отопления
Схема вертикальной однотрубной системы отопления с верхней и нижней разводкой.

Вертикальный тип монтируют в домах от двух этажей и выше. При этом используют верхнюю или нижнюю подводку теплоносителя к радиаторам.

При верхней разводке под потолком последнего или на техническом этаже располагают горизонтальную трубу с отводами в каждый стояк. Стекающий теплоноситель прогревает радиаторы и собирается в трубе обратки.

Преимущества Недостатки
Небольшой расход труб Низкая температура теплоносителя в радиаторах первого этажа
Простота монтажа Обязательная установка байпасов на каждый радиатор, чтобы не останавливать отопление при замене или снятии батареи
Применимость для самотёчной системы В квартирах невозможно установить индивидуальные приборы учёта потреблённого тепла
Возможность скрыть трубы в полу при нижней подводке Видимые трубы при верхней подводке
Установив коллекторы, можно организовать систему «тёплый пол»

 

Вертикальная разводка позволяет организовать самотёчную открытую систему отопления, независимую от электроснабжения.

Нижняя разводка используется в современных многоквартирных и индивидуальных жилых домах с принудительной циркуляцией теплоносителя. Это позволяет скрыть трубы в цоколе или подвале, снижает затраты на монтаж, не портит внешний вид жилых помещений.

Трубопровод отопления
Сокрытие трубопровода отопления в подвальном помещении дома.

Главный недостаток способа, как и у всех однотрубных систем — прохладный теплоноситель в последних радиаторах контура.

Горизонтальная разводка стандартна и проста, ее используют преимущественно в одноэтажных постройках или на каждом этаже. В последнем случае устанавливают коллекторы.

Ленинградка

Одна из популярных и простых в исполнении схема начала массового использоваться в Ленинграде, отсюда и произошло название. Её особенность способ подключения радиаторов – последовательный с байпасами у каждой батареи.

Схема пригодна для открытых и закрытых систем, с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя. Конструкция может быть реализована при вертикальной и горизонтальной компоновке.

Таким образом, Ленинградка является универсальной схемой построения однотрубных систем отопления. Ей присущи все описанные достоинства, а недостатки ограничивают применение в больших по площади домах.

Возможное решение! В разветвлённых сетях делают несколько ветвей отопления с 3-5 радиаторами в каждой. Например, разделяют контуры отопления первого и второго этажа. Для домов с большой площадью целесообразнее использовать двухтрубные системы.

Способы подключения радиаторов

Предпочтительный способ подключения радиаторов к трубопроводу производитель указывает в паспорте батареи.

Их можно разделить на три вида:

  • диагональный;
  • боковой;
  • нижний.

 

Выбор эффективного варианта

На конструктивные решения влияют конфигурация и площадь дома, этажность, требования к дизайну, качество электроснабжения.

Принимая во внимание особенности, можно рекомендовать:

  1. Для одноэтажных домов небольшой площади – Ленинградку с горизонтальной разводкой.
  2. Двухэтажные постройки в местах с перебоями подачи электроэнергии оборудовать открытой, вертикальной, гравитационной системой с байпасами и циркуляционными насосами.
  3. Системы с котлами на угле, дровах и паллетах строить по открытой схеме с естественной циркуляцией.
  4. Разделять отопление на участки с количеством радиаторов не более 5 в каждом.

До начала проектирования изучают местные условия и только после этого принимают решения по выбору типа системы отопления.

Гидравлический расчёт однотрубной системы

Гидравлический расчёт проводят с целью определить диаметр соединительных труб на каждом участке контура и производительность циркуляционного насоса.

Последовательность расчётов:

  1. Определение теплопотерь через строительные конструкции.
  2. Расчёт потребной теплоотдачи радиаторов для каждой комнаты.
  3. Выбор котла необходимой мощности.
  4. Расчёт диаметра труб подводки с учётом скорости циркуляции теплоносителя в самое холодное время года.
  5. Выбор циркуляционного насоса, если нужен выносной вариант.

Определение теплопотерь и расчёт радиаторов

Тепло, генерируемое котлом, расходуется через пол, стены и потолок здания. Учитывают материал стен, количество и площадь окон и дверей, качество утепления.

На нашем сайте можно воспользоваться калькулятором:

Для небольших домов пользуются приближённым вариантом. Считается, что в северных регионах для отопления 10 м2 площади, требуется 1,5-2 кВт мощности котла и производительности по теплоотдаче радиаторов. В средней полосе показатель равен 1-1,5 кВт, в южных регионах – 0,6-1 кВт. Данные верны для домов с капитальными стенами и средней или качественной теплоизоляцией.

Зная размеры дома, получают необходимые данные для последующих расчётов. Важно определить необходимое количество радиаторов для каждой комнаты. Алюминиевые и биметаллические радиаторы в большинстве случаев излучают от 120 до 210 Вт на одну секцию. Разделив мощность необходимую для комнаты на производительность секции, получают габариты батареи.

Выбор котла

Отопительный котёл проработает намного дольше, если не будет греть теплоноситель в максимальном режиме. В связи с этим выбирают оборудование на 10-20 % мощнее, чем получившиеся при расчётах теплопотери. Например, при потерях 10 кВт приобретают котёл, рассчитанный на 12-14 кВт.

Определение сечения труб

Оптимальная скорость движения теплоносителя по трубам от 0,3 до 0,7 м/с. Если параметр ниже, то при низкой температуре возможен недостаточный прогрев радиаторов. При большей скорости часто происходит завоздушивание радиаторов, слышен шум. Исходя из скорости потока и выбирают трубы с необходимым внутренним сечением.

Необходимый расход теплоносителя определяют по формуле: G=860*q/ΔТ, в которой:

  • G — расход кг/ч;
  • q — тепловая мощность в контуре участке (кВт);
  • ΔТ — разность температуры теплоносителя на входе и выходе радиатора, чаще принимают 20 оС.

Например, для обеспечения теплоотдачи контура в 2 кВт, получаем расход теплоносителя: 860*2/20=85 кг/ч.

Далее в специальных таблицах сопоставляют скорость потока и выделяемую тепловую производительность. В нашем примере для 2 кВт радиаторов достаточно трубы с внутренним сечением от 8 до 12 мм. Выделено в таблице красной рамкой.

Определение диаметра трубы отопления
Таблица для определения диаметра труб самотечной системы отопления

Данные по каждому контуру наносят на общую схему. Суммируя полученные данные, определяют какой диаметр труб выбрать для подводки к группе контуров или для каждого стояка.

Выбор насоса

Современные газовые и электрические котлы оборудованы встроенным насосом. Его производительность выбрана изготовителем исходя из мощности котла.

Необходимую производительность вынесенного насоса определяют, суммируя потоки теплоносителя в каждом контуре. Предусматривают запас 15-20% по производительности, чтобы насос работал в щадящем режиме.

Часто задаваемые вопросы

Читатели часто задают вопросы, которые возникли в процессе изучения теории, которые они увидели на форумах, но до конца не поняли ответов.

Однотрубная система отопления отлично подходит для небольших по площади и внутреннему объёму строений. Для длинных контуров важно провести качественный гидравлический расчёт и соблюдать полученные данные при монтаже. Невысокая цена, простота в монтаже и эксплуатации делают однотрубные системы популярными и востребованными.

Источник: GradusPlus.com

Моделирование оптимальной геометрии контура

Для одного частного дома может быть спроектировано несколько замкнутых водяных контуров, которые будут обогревать разные помещения. Они могут существенно отличаться друг от друга по типу разводки.

При проектировании, в первую очередь, исходят из работоспособности системы, а также оптимальной геометрии с позиции минимизации затрат, простоты монтажа и возможности вписать элементы отопления в дизайн помещений.

Естественная и принудительная циркуляция воды

Нагрев теплоносителя для отопления дома происходит в одном или нескольких устройствах, расположенных внутри помещения. Это могут печи, камины, а также газовые, электрические или твердотопливные котлы.

Давление воды в контуре обеспечивают или за счет использования циркуляционных насосов или выстраиванием геометрии системы, позволяющей создать условия для естественной циркуляции.

Также источником горячей воды может быть централизованная система отопления для нескольких домов. В случае слабого напора возможно подключение циркуляционных насосов для создания дополнительного давления и увеличения скорости перемещения жидкости по трубам.

При выборе варианта с естественной циркуляцией теплоносителя или небольшого давления в трубах при централизованном отоплении необходимо внимательно отнестись к возможности максимального использования физических законов, позволяющих начинать и поддерживать движение жидкости.

Обязательным элементом разводки в этом случае является коллектор разгона. Он представляет собой вертикальную трубу, по которой горячая вода поднимается вверх, затем распределяется по приборам отопления и, потеряв начальную температуру, стекает вниз.

По причине разной плотности возникает перепад гидростатического давления горячего и холодного столба жидкости, который является движущей силой для циркуляции воды.

Вертикальная и горизонтальная разводка

Подвод горячей воды к радиаторам может быть осуществлен разными способами. Разводку условно делят на вертикальную и горизонтальную, по положению труб (стояков), подающих воду непосредственно к радиаторам отопления.

Вертикальные схемы с верхней подачей горячей воды максимально используют разницу гидростатического давления между теплым и холодным сегментами контура, поэтому их практически всегда применяют при естественной циркуляции, а также при низком давлении в системе.

Кроме того, такие схемы работоспособны при аварийном отключении насоса, которое может наступить по причине его поломки или отсутствия электроэнергии.

Разводку с нижней подачей практически не применяют при отоплении с естественной циркуляцией. В случае наличия хорошего давления в системе ее использование оправдано, так как у такой схемы существует два значительных плюса, относительно альтернативного варианта.

Преимущества схемы:

  • меньшая суммарная длина используемых труб;
  • отсутствует необходимость проведения трубы по чердаку или технологическим нишам под потолком второго этажа.

Горизонтальную схему разводки отопления используют для одноэтажных частных домов. Если здание имеет два или более этажа, то ее часто используют в случае, когда с позиции дизайна вертикальные стояки нежелательны.

Горизонтальные трубы, подающие и отводящие воду можно органично вписать в интерьер помещений, а также спрятать под пол или в ниши, расположенные на уровне пола.

Выбор одно- или двухтрубного варианта

Подвод горячей воды и отвод охлажденной для системы отопления частного дома можно производить с помощью одной или двух труб. У каждого варианта есть положительные и отрицательные стороны, а также особенности использования в зависимости от типа разводки.

Использование однотрубной схемы подключения

Схему водяного отопления частного дома с использованием одной трубы для подачи горячей и отвода остывшей воды называют однотрубной. Главное преимущество такой системы заключается в минимизации длины труб.

Основные плюсы варианта:

  • наименьшие затраты на приобретение элементов отопительной системы;
  • наиболее простой и быстрый монтаж;
  • наименьший риск аварии.

Основным минусом однотрубного отопления является постепенное уменьшение температуры воды, которая проходит последовательно через все радиаторы в контуре.

Поэтому приходится использовать несколько большую площадь поверхности последних радиаторов (большее число колен), что часто нивелирует ценовую выгоду от минимизации длины труб.

Кроме того, в связи с этим недостатком, существуют ограничения для одного контура на количество подключаемых радиаторов. Если их будет слишком много, то последние по ходу движения теплоносителя практически не будут излучать тепло.

Кроме того, возникает проблема при расчете теплоотдачи. Здесь необходимо учитывать, что отключение первых радиаторов от системы отопления ведет к увеличению температуры входящей воды для последующих устройств.

Применять однотрубные схемы с вертикальной нижней разводкой бессмысленно, так как длина труб будет такой же, как и двухтрубного варианта, что нивелирует все плюсы, но оставляет минусы.

Подключение отопительного прибора, как правило, производят через байпас, чтобы иметь возможность отключить любой из них без остановки циркуляции воды по контуру.

Для экономии на кранах можно не делать обход воды через отводок, но тогда придется останавливать работу этой части системы и сливать воду при необходимости замены или ремонта радиатора.

Самым экономным вариантом является использование одной стальной трубы диаметра 1,5-2 дюйма без радиаторов отопления. Отсутствие кранов и фитингов делает такую систему также самой практичной по причине минимизации риска возникновения протечек или прорывов воды.

Подробно о расчете однотрубной системе отопления читайте в этой статье.

Применение двухтрубного варианта отопления

Схему отопительного контура, когда одну трубу используют для подачи горячей воды к отопительным приборам, а вторую – для возврата охлажденной называют двухтрубной.

Ее основные преимущества:

  • температура подаваемой ко всем радиаторам воды одинаковая;
  • отключение одного или нескольких радиаторов не влияет на температуру подаваемой воды к остальным отопительным приборам;
  • ограничения по количеству радиаторов для одного отопительного контура зависит только от пропускного объема труб.

Основным минусом такой разводки является некоторое увеличение метража труб.

Это ведет к некоторым к дополнительным недосаткам:

  • возрастают затраты на приобретение и монтаж элементов системы отопления;
  • усложняется интеграции в интерьер частного дома.

Количество фитингов и кранов при двухтрубной системе почти такое же, как и при однотрубной.

В зависимости от относительного движения горячей и охлажденной воды схемы двухтрубной разводки подразделяют на два типа:

  • попутную;
  • тупиковую.

Попутная схема. Оба потока двигаются в одном направлении и, таким образом, длина цикла оборота теплоносителя для каждого радиатора одинакова. В этом случае происходит равный по скорости их нагрев при запуске системы отопления.

Тупиковый вариант. Направление движения горячей и охлажденной воды встречное. Нагрев ближних к котлу радиаторов происходит быстрее.

Чем меньше скорость воды, тем более заметен этот эффект, поэтому при естественной циркуляции прогрев одних помещений будет происходить значительно медленнее, чем других.

Если используют циркуляционный насос или расстояние между первым и последним радиатором в контуре незначительное, то эффект неравномерного нагрева при тупиковой двухтрубной разводке незаметен. Тогда выбор в пользу того или иного варианта обусловлен исключительно соображениями удобства проведения обратной трубы.

Включение в систему распределительного коллектора

Популярным в последнее время способом организации водяного отопления является так называемая “лучевая схема” с применением распределительного коллектора.

Такой метод разводки надежно работает только при хорошем давлении воды в системе, поэтому его не используют при естественной циркуляции.

Лучевая система подключения радиаторов

Наиболее равномерное и управляемое разделение потока теплоносителя по приборам отопления можно осуществить с помощью распределительного коллектора.

Устройство включает в себя две гребенки, в одну из которых горячая вода поступает из котла и распределяется по радиаторам, а в другую охлажденная вода возвращается и направляется обратно к котлу.

Подключение радиаторов через распределительный коллектор происходит параллельно, поэтому при такой разводке достигается минимальная разница температуры теплоносителя, подводимого к приборам отопления.

Это значительно облегчает расчет параметров радиаторов на стадии проектирования, а также позволяет легко регулировать мощность каждого прибора в период эксплуатации.

Вторым значимым плюсом такой разводки является возможность управления параметрами подачи теплоносителя ко всем приборам из одного места. Коллектор помещают в специальный шкаф с доступом к индикаторам и элементам управления: вентилям, кранам и насосам.

Это удобно с позиции регулирования микроклимата дома и позволяет легче вписать радиаторы в интерьер помещения.

К минусам систем с коллекторной схемой разводки отопления следует отнести максимальную длину труб подвода и отвода воды к радиаторам. Этот вариант является самым дорогим по стоимости элементов контура и самым сложным при монтаже, а также требует определенной квалификации.

Как правило, трубы в лучевой разводке отопления монтируют в стяжку пола. Это означает, что проектировать и устанавливать такую систему необходимо при строительстве или капитальном ремонте частного дома.

Выполнить коллекторный вариант для подсоединения радиаторов или изменить геометрию контуров в помещениях с уже проведенным внутренним ремонтом достаточно сложно. Это второй существенный минус разводки такого типа.

Правила использование теплого пола

Комфортный и очень популярный способ обогрева жилых помещений – обустройство теплого пола. Если отапливаемая площадь небольшая, то можно обойтись одной трубой, помещенной в стяжку пола.

Для больших площадей использование единственной трубы невозможно по следующим причинам:

  • количество подаваемого тепла не хватит для обогрева всего помещения, кроме того этот обогрев будет неравномерным;
  • при большой длине возникает сильное гидродинамическое сопротивление потока жидкости, что ведет к чрезмерным затратам электроэнергии на создание давления и увеличивает риск прорыва воды в местах соединений.

Поэтому, при значительной площади теплого пола, использование нескольких труб является не пожеланием, а необходимостью.

В этом случае подключение осуществляется через распределительный коллектор.

Часто коллектор снабжают смесительным узлом, для регулировки температуры воды, подаваемой к трубам теплого пола. Дело в том, что для радиаторов отопления, как правило, используют жидкость с температурным диапазоном 70-80°С, тогда как для теплого пола необходимо около 40°С.

Регулировка температуры через смеситель отличается надежностью, что очень важно, так как превышение температуры может вызвать существенную деформацию покрытия пола: линолеума, ламината или паркета.

Источник: sovet-ingenera.com



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.